دانلود پایان نامه با عنوان شبیه سازی و ارزیابی اقتصادی شیرینسازی گاز طبیعی با فرآیند غشایی.

دانلود پایان نامه با عنوان شبیهسازی و ارزیابی اقتصادی شیرینسازی گاز طبیعی با فرآیند غشایی.

تعداد صفحات 143

فرمت: pdf

چکیده
با توجه به ذخایر عظیم گاز در کشورونقش رو به رشد صنایع مختلف، نقش فرآیند
شیرینسازی گاز طبیعی بیش از پیش اهمیت یافته است ازاینرواستفاده ازفناوری هایی که
بتواند هزینۀ تمام شدۀ استخراج گاز طبیعی را کاهش دهد، بسیار مورد توجه صنایع نفت و گاز
قرار گرفته است از طرفی در میان روش های مختلف شیرینسازی گاز طبیعی، فرآیندهای
غشایی با توجه به مزایای متعهدد بسیار مورد استقبال قرار گرفته اند درهمین راستا هدف از
انجام پروژه، شبیهسازی و همچنین ارزیابی اقتصادی فرآیند شیرینسازی گاز طبیعی با
فرآیند غشایی میباشد جهت انجام این پروژه ازمحیط نرم افزاراسپن هایسیی برای شبیهسازی
فرایند مرسوم آمین ، اسپن پروسس اکونامیک آنالایزر برای ارزیابی اقتصادی به همراه
نرم افزار متلب برای مدلسازی فرآیند غشایی استفاده خواهد شد لذا در این پروژه ابتدا به
بررسی انواع روشهای شیرینسازی ، معایب و مزایای هر یک از این روش ها پرداخته شده،
سپس فرآیند غشایی و غشاهای مورد استفاده در شیرینسازی گاز طبیعی مطالعه میشوند و
در نهایت به شبیهسازی و مدلسازی فرآیند مرسوم و فرآیند غشایی پرداخته می گردد و این
دو فرآیند از لحاظ اقتصادی مورد ارزیابی و تحلیل و بررسی قرار میگیرد.

فهرست
فهرست جداول
فهرست شکلها
فهرست علائم
فصل اول: ضرورت شیرینسازی گاز طبیعی
1-1 .مقدمهای بر کلیات این پروژه ........................................................................................................................................................ 2
2-1 . آشنایی با گاز طبیعی...................................................................................................................................................................... 3
1-2-1 . گاز طبیعی.......................................................................................................................................................................... 4
2-2-1 . گاز طبیعی فشرده............................................................................................................................................................. 4
3-2-1 . گاز طبیعی مایع................................................................................................................................................................. 4
4-2-1 . مایعات گاز طبیعی............................................................................................................................................................ 4
5-2-1 . گاز مایع............................................................................................................................................................................... 4
6-2-1 . گاز مایع شده...................................................................................................................................................................... 5
7-2-1 . گاز همراه............................................................................................................................................................................. 5
8-2-1 . گاز غیر همراه.................................................................................................................................................................... 5
9-2-1 . گاز سنتز.............................................................................................................................................................................. 5
10-2-1 . گاز شیرین........................................................................................................................................................................ 6
11-2-1 . گاز مشعل.......................................................................................................................................................................... 6
3-1 . فرآوری گاز طبیعی........................................................................................................................................................................... 6
1-3-1 . مراحل مختلف فرآوری گاز طبیعی .............................................................................................................................. 6
2-3-1 . ضرورت شیرینسازی گاز طبیعی................................................................................................................................. 7
3-3-1 . استاندارد گاز شیرین مصرفی........................................................................................................................................ 7
4-3-1 .دلایل حذف گازهای اسیدی........................................................................................................................................... 8
4-1 . جمع بندی ........................................................................................................................................................................................ 9

فصل دوم: انواع رو های شیرینسازی گاز طبیعی

. انواع روشهای شیرینسازی گاز طبیعی............................................................................................................................... 11
1-1-2 . فرآیند جذب ................................................................................................................................................................. 12
1-1-1-2 . جذب با واکنش شیمیایی.................................................................................................................................. 13
1-1-1-1-2 . روش جذب شیمیایی با استفاده از حلال آلکانول آمینها.................................................................... 13
2-1-1-1-2 . شرح فرآیند آمین......................................................................................................................................... 15
3-1-1-1-2 . مزایا و معایب روش جذب شیمیایی استفاده از حلال آلکانول آمینها.............................................. 16
2-1-1-2 . جذب بدون واکنش شیمیایی )جذب فیزیکی(................................................................................................... 17
1-2-1-1-2 . مزایا و معایب استفاده از روش جذب فیزیکی.......................................................................................... 17
3-1-1-2 . فرآیند جذب مرکب ) هم فیزیکی هم شیمیایی (.............................................................................................. 18
1-3-1-1-2 . فرآیند سولفینول............................................................................................................................................. 19
2-3-1-1-2 . مزایا و معایب استفاده از روش جذب مرکب............................................................................................ 20
2-1-2 . جذب سطحی روی بستر جامد......................................................................................................................................... 20
1-2-1-2 . جذب توسط آهناکسید............................................................................................................................................. 21
2-2-1-2 . جذب توسط مواد جامد قلیایی................................................................................................................................... 21
3-2-1-2 . جذب توسط جاذبهای غربال مولکولی..................................................................................................................... 21
3-1-2 . فرآیند سرمایشی ..................................................................................................................................................................... 22
1-3-1-2 . مزایا و معایب روش سرمایشی.................................................................................................................................... 22
4-1-2 . روش بیولوژیکی ........................................................................................................................................................................ 23
1-4-1-2 . روش بیولوژیکی و ادغام با روش سیبورد .................................................................................................................. 23
2-4-1-2 . مزایا و معایب روش بیولوژیکی ..................................................................................................................................... 23
5-1-2 . فرایندهای غشایی......................................................................................................................................................................... 23
1-5-1-2 . مزایا و معایب روش غشایی ............................................................................................................................................ 25
6-1-2 . روش ترکیبی فرآیند غشایی/جذب گاز............................................................................................................................... 26
4-2 . جمعبندی ........................................................................................................................................................................................ 27
فصل سوم: فرآیندهای غشایی در شیرینسازی در شیرینسازی گاز طبیعی
ح
1-3 . مقدمه................................................................................................................................................................................................ 29
2-3 . تعریف غشا....................................................................................................................................................................................... 30
3-3 . تاریخچۀ توسعۀ غشاها................................................................................................................................................................... 31
4-3 . انواع فرآیندهای غشایی................................................................................................................................................................. 33
5-3 . تقسیمبندی غشاها........................................................................................................................................................................ 33
1-5-3 . تقسیمبندی بر اساس مکانیسم حاکم بر جداسازی........................................................................................................... 34
2-5-3 . تقسیمبندی غشاها بر اساس جنس...................................................................................................................................... 34
1-2-5-3 . غشاهای پلیمری ............................................................................................................................................................... 34
2-2-5-3 . غشاهای سرامیکی............................................................................................................................................................. 34
3-5-3 .تقسیمبندی غشا بر اساس ساختار......................................................................................................................................... 35
4-5-3 .تقسیم بندی غشا بر اساس مورفولوژی................................................................................................................................. 35
5-5-3 . تقسیمبندی غشاها بر اساس شکل هندسی آنها.............................................................................................................. 36
6-5-3 . انتخاب نوع ماژول .................................................................................................................................................................... 36
6-3 . تکنولوژی غشایی برای جداسازی گاز ......................................................................................................................................... 37
1-6-3 . مقدمه و تاریخچۀ کاربرد غشا در جداسازی گازها ............................................................................................................ 37
2-6-3 .فرآیند جداسازی گازها با غشا................................................................................................................................................. 37
7-3 . مزایا و محدویتهای فرآیندهای غشایی در شیرینسازی گاز طبیعی.................................................................................. 39
8-3 . غشاهای هیبریدی........................................................................................................................................................................... 41
9-3 . انتخاب لایۀ پلیمری مناسب برای شیرینسازی گاز طبیعی................................................................................................... 43
10-3 . جمعبندی...................................................................................................................................................................................... 47
فصل چهارم : شبیهسازی واحد شیرینسازی گاز طبیعی و ارزیابی اقتصادی آن در نرم افزار Aspen One 8.8
50........................................................................... 1-4 .شبیهسازی واحد شیرینسازی گاز طبیعی با نرمافزار اسپنهایسیس 8.8
1-1-4 . آشنایی با شبیهسازی و مدلسازی ..................................................................................................................................... 50
2-1-4 . تعریف شبیهسازی فرآیند ...................................................................................................................................................... 51
3-1-4 . کاربرد نرمافزارهای شبیهسازی ............................................................................................................................................ 51
خ
4-1-4 . مزایای استفاده از نرمافزارهای شبیهسازی ......................................................................................................................... 51
5-1-4 . معرفی نرمافزار اسپنهایسیس و نحوۀ عملکرد آن ........................................................................................................... 51
6-1-4 . مراحل مختلف شبیهسازی در اسپنهایسیس ................................................................................................................... 52
7-1-4 . معرفی مدل ترمودینامیکی مورد استفاده در این شبیهسازی.......................................................................................... 53
1-7-1-4 . اهمیت انتخاب مدل ترمودینامیکی در شبیهسازی ................................................................................................... 53
2-7-1-4 . معرفی از مدل ترمودینامیکی اسید گاز ........................................................................................................................ 54
8-1-4 . تشریح مراحل مختلف شبیهسازی ........................................................................................................................................ 55
1-8-1-4 . جریان گاز ترش ورودی.................................................................................................................................................... 56
2-8-1-4 . شبیهسازی جداکنندۀ اول............................................................................................................................................... 57
3-8-1-4 . جریان اولیۀ محلول آمین................................................................................................................................................ 57
4-8-1-4 . شبیهسازی برج جذب ..................................................................................................................................................... 58
5-8-1-4 . شبیهسازی شیر فشار شکن............................................................................................................................................. 58
6-8-1-4 . شبیهسازی جداکنندۀ دوم .............................................................................................................................................. 58
7-8-1-4 . شبیهسازی مبدل حرارتی ............................................................................................................................................... 59
8-8-1-4 . شبیهسازی برج تقطیر ..................................................................................................................................................... 59
9-8-1-4 . شبیهسازی مخلوط کننده................................................................................................................................................ 60
10-8-1-4 . شبیهسازی کولر ............................................................................................................................................................. 60
11-8-1-4 . شبیهسازی پمپ ............................................................................................................................................................ 61
12-8-1-4 . شبیهسازی جریان برگشتی ......................................................................................................................................... 61
2-4 . مقدمهای بر ارزیابی اقتصادی فرآیندهای شیمیایی.................................................................................................................. 62
1-2-4 . تخمین هزینه............................................................................................................................................................................ 62
62 ................. 3-4 . ارزیابی اقتصادی واحد شیرینسازی گاز طبیعی با نرمافزار اسپن پروسس اکونامیک آنالایزر ورژن 8.8
1-3-4 . معرفی نرمافزار اسپن پروسس اکونامیک آنالایزر................................................................................................................ 62
2-3-4 . ویژگیهای اصلی نرمافزار اسپنپروسس اکونامیک آنلایزر............................................................................................... 63
4-4 . فرآیند تجزیه و تحلیل اقتصادی در نرمافزار اسپنهایسیس................................................................................................... 64
64............................................................ 1-4-4 . مراحل ارزیابی اقتصادی یک فرآیند شیمیایی در نرمافزار اسپنهایسیس 8.8
2-4-4 . مقدمهای مختصر بر روند ارزیابی اقتصادی در نرمافزار .................................................................................................... 65
3-4-4 . مراحل ارزیابی اقتصادی واحد شیرینسازی گاز طبیعی................................................................................................... 65
4-4-4 . نحوۀ بهدست آوردن سود عملیاتی........................................................................................................................................ 69
5-4-4 . ارزیابی اقتصادی واحد کمپرسور و سردسازی..................................................................................................................... 70
5-4 . جمعبندی....................................................................................................................................................................................... 70
فصل پنجم : مدلاازی فرآیند غشایی جهت شیرینسازی گاز طبیعی و ارزیابی اقتصادی آن
1-5 .مقدمه.................................................................................................................................................................................................. 72
2-5 . تعریف مدلسازی فرآیند............................................................................................................................................................... 72
1-2-5 . اهداف مدلسازی .................................................................................................................................................................... 72
2-2-5 . فرضیات اصلی در این مدلسازی ........................................................................................................................................ 73
3-5 . آرایش مختلف در فرآیند جداسازی غشایی .............................................................................................................................. 73
1-3-5 . آرایش جریان همسو................................................................................................................................................................ 74
2-3-5 . آرایش جریان ناهمسو.............................................................................................................................................................. 74
3-3-5 . آرایش جریان عرضی .............................................................................................................................................................. 75
4-5 . توسعۀ مدلها برای سیستمهای چند مرحلهای ....................................................................................................................... 75
1-4-5 . نفوذ یک مرحلهای با جریان عبور کردۀ برگشتی............................................................................................................... 75
2-4-5 . اتصال غشاها به صورت سری ................................................................................................................................................ 76
3-4-5 . طرح متوالی بازگشتی با جریان ناهمسو.............................................................................................................................. 77
5-5 . شرح فرآیند شیرینسازی گاز طبیعی با فرآیندهای غشایی................................................................................................... 80
6-5 . ارزیابی اقتصادی واحد شیرینسازی گاز طبیعی با فرآیندهای غشایی................................................................................. 81
7-5 . جمعبندی......................................................................................................................................................................................... 82
فصل هفتم : تحلیل نتایج و بحث
1-6 . مقدمه ............................................................................................................................................................................................... 85
2-6 . اطلاعات و مشخصات جریانهای ورودی و خروجی واحد آمین............................................................................................ 85
ذ
3-6 . اطلاعات و مشخصات مربوط به تجهیزات واحد شیرینسازی و احد کمپرسور ................................................................. 86
4-6 . نتایج ارزیابی اقتصادی واحد کمپرسور واحد شیرینسازی گاز طبیعی ............................................................................. 89
1-4-6 . خلاصهای از نتایج ارزیابی اقتصادی واحد کمپرسور و سردسازی................................................................................... 89
2-4-6 . خلاصهای از نتایج ارزیابی اقتصادی واحد شیرینسازی با آمین..................................................................................... 90
3-4-6 . نتایج ارزیابی اقتصادی کامل واحد شیرینسازی با آمین بههمراه واحد کمپرسور...................................................... 94
5-6 . مشخصات جریانها بههمراه واحدهای غشایی و ارزیابی اقتصادی آن ................................................................................ 95
1-5-6 .اطلاعات و مشخصات کل واحد غشای تک مرحلهای .......................................................................................................... 95
1-1-5-6 . ارزیابی اقتصادی واحد غشای تک مرحلهای ................................................................................................................ 96
2-1-5-6 . ارزیابی اقتصادی واحد کمپرسور ماقبل غشای تک مرحلهای .................................................................................. 97
3-1-5-6 . نتایج ارزیابی اقتصادی کل واحد غشای تک مرحلهای به همراه کمپرسور............................................................ 98
2-5-6 . اطلاعات و مشخصات کل واحد غشای تک مرحلهای با جریان برگشتی ..................................................................... 99
1-2-5-6 . ارزیابی اقتصادی واحد غشای تک مرحلهای با جریان برگشتی ........................................................................... 100
2-2-5-6 . ارزیابی اقتصادی کمپرسورهای واحد غشای تک مرحلهای با جریان برگشتی ................................................. 100
3-2-5-6 . نتایج ارزیابی اقتصادی کل واحد غشایی با جریان برگشتی به همراه کمپرسور................................................ 102
3-5-6 . اطلاعات و مشخصات کل واحد غشای چند مرحلهای با آرایش سری........................................................................ 103
1-3-5-6 . ارزیابی اقتصادی واحد غشای چند مرحلهای با آرایش سری................................................................................. 105
2-3-5-6 . ارزیابی اقتصادی کمپرسورهای واحد غشای چند مرحلهای با آرایش سری....................................................... 105
3-3-5-6 . نتایج ارزیابی اقتصادی کل واحد غشایی با آرایش سری به همراه کمپرسورها.................................................. 107
6-6 . جمعبندی....................................................................................................................................................................................... 108
فصل هفتم : نتیجه گیری و پیشنهادات
1-7 . نتیجهگیری .................................................................................................................................................................................. 110
2-7 . پیشنهادات..................................................................................................................................................................................... 112
فصل هشتم : منابخ و مراجخ
مراجخ ........................................................................................................................................................................................................... 114

تحقیق درباره بررسی و ارزیابی منشاء سولفید هیدروژن در مخازن گاز طبیعی

فرمت فایل : word (قابل ویرایش) تعداد صفحات : 8 صفحه

مقدمه:

سولفید هیدروژن(H2S) یک ترکیب غیر مطلوب در مخازن گازی به شمار می رود که نه تنها سهم اقتصادی هیدروکربنهای با ارزش مخازن گازی را کم می کند بلکه دارای اثرات سمی است و باعث خوردگی تجهیزات بهره‌برداری مخازن می گردد. بنابراین توانایی پیش بینی وجود سولفید هیدروژن درمیادین حفاری نشده، ایده بسیار مناسبی در کاهش ریسک اکتشاف و تولید خواهد بود. چندین منشاء برایH2S ذکر شده است که مهمترین آنها عبارتند:

1-احیاء باکتریایی سولفات(SBR) که در این فرایند سولفات مورد نیاز می تواند از آب همراه، انیدریت انحلال یافته ،آب تزریق شده در فرایند ازدیاد برداشت و هم چنین از فرایند اکسیداسیون پیریت تحت تاثیر آب تزریق شده به مخزن تامین گردد. این فرایند در مخازن کم عمق و در دمای پایین عمومیت دارد میزان H2S تولیدی در نتیجه این فرایند از 5 درصد کمتر می باشد.

2- تجزیه حرارتی مواد آلی سولفوردار که در کروژن و نفت به مقدار اندکی وجود دارد در درجه حرارت بالا (بیش از oC175) در ایجاد سولفید هیدروژن دخیل است این فرایند نیز به علت محدودیت مواد آلی سولفور دار نمی تواند مقادیر بیش از 5 درصد سولفید هیدروژن در مخازن گازی تولید کند.

3 - احیاء ترموشیمیایی سولفات TSR)) مکانیزم غالب ایجاد سولفید هیدروژن در مخازن گازی عمیق کربناته است که تحت تأثیر واکنش مستقیم انیدریت و گازهای سبک هیدروکربنی در درجه حرارت بیش از oC140-120، نقش مهمی در تولید و افزایش مقادیر بیش از 10% سولفید هیدروژن در مخازن عمیق کربناته دارد. از آنجایی که انیدریت در توالیهای کربناته دیده میشود فرایند احیاءترموشیمیای سولفات در مخازن یا سنگ مادرهای کربناته عمیق که تحت تاثیر حرارت بالا قرار دارند دیده میشود.

در مخازن گازی کربناته جنوب ایران بویژه در سنگ مخزن گازی دالان تحتانی آثاری از فرایند احیاءترموشیمیایی سولفات دیده میشود که مهمترین این شواهد شامل افزایش درصد نیتروژن ، سبکتر شدن ترکیب ایزوتوپی گاز CO2و سنگینتر شدن ترکیب ایزوتوپی ترکیبات هیدروکربوری در مقایسه با افقهای فوقانی تر بویژه در مخازن گازی تدفین شده در اعماق بیش از 4 کیلومتر که درجه حرارت بیش از 140 را تحمل نموده اند می باشد.

تحقیق در مورد گاز طبیعی

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب* 

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه:68

 فهرست مطالب

مقدمه

گاز طبیعی

اثر اجزا متشکله

میزان پخش آلاینده

اثرات عمده سوخت

کلیات در باره گاز

ابعاد زیست محیطی استفاده از CNG

شرایط ایمنی و گارانتی

اجزاء اصلی کیت گاز سوز

نحوه عملکرد

نمای شماتیک اجزاء سیستم گاز CNG

گاز طبیعی :

CNG : COMPRESSED NATURAL GAS

مقبولترین تئوری برای تشکیل گاز طبیعی تئوری منشا آلی است که تشکیل آن را ناشی از مدفون شدن بقایای موجودات زنده در زیرزمین و تبدیلات شیمیایی آنها می داند. متان قسمت اصلی گاز طبیعی است .

CH4

گاز طبیعی عمدتاً از متان ( CH4 ) تشکیل یافته است. ( معمولاً 88 تا 96 درصد مولی) و مابقی ترکیبات آن را سایر آلکان ها ( نظیر : اتان، پروپان، بوتان، ....) با نسبت های کم شونده تشکیل می دهد.

سایر اجزایی که در گاز طبیعی یافت می شوند، عبارتند از : نیتروژن (N2) ، دی اکسید کربن (CO2)، آب ، اکسیژن و مقدار ناچیزی از روغن های روان کننده (حاصل از کمپرسورها )، سولفور به صورت سولفید هیدروژن (H2S ) و سایر ترکیبات سولفور.

اثر اجزاء متشکله گاز بر مجموعه قطعات سیستم :

آب ( H2O ) :

هنگامی که گاز طبیعی متراکم می شود، امکان تشکیل آب در سیلندر و لوله های ارتباطی بین اجزاء سیستم خودروهای گاز وجود دارد. در هوای سرد ( زمستان ) احتمال وقوع چنین پدیده ای بیشتر می باشد. وجود باعث خوردگی و همچنین تشکیل هیدرات می شود.

میزان غلظت مجاز آب بین 5 تا 10 میلی گرم

در متر مکعب می باشد.

دی اکسید کربن ( CO2 ) :

گاز کربنیک ذخیره شده در سیلندرهای از جنس کربن استیل با آب واکنش داده و ممکن است باعث تشکیل Feco3 در داخل سیلندرها شود.

سولفید هیدروژن ( H2S ) :

در هنگام حضور آب ، H2S می تواند محلول اسیدی تشکیل داده و باعث افزایش خوردگی  روی استیل ها می شود.

گوگرد :

به دلیل میزان انحلال اندک گوگرد در آب این عنصر نقش بزرگی در تشکیل و میزان خوردگی نخواهد داشت.

بودار کننده گاز طبیعی ( مرکاپتان ) :

از آنجائیکه گاز طبیعی بدون بو می باشد، شرکت های توزیع کننده محلی مواد بوزای مرکاپتان ( نظیر ترشری بوتیل مرکاپتان) را به علت رعایت ایمنی ( آشکار ساختن حضور گاز ) به آن اضافه می کنند.

این ماده با غلظتی کمتر از حد پائینی اشتعال، قابل آشکار شدن باشد، اضافه می شود. این ماده بودار چندین قابل حل در آب نبوده و به میزان قابل توجهی در فرآیند خوردگی موثر نیست.

خواص و مزایای استفاده از گاز طبیعی:

عدد اکتان بالا :

گاز متان (CH4) خالص به عنوان یک سوخت با مقاومت ضربه  آن بالا عدد متان 100 را به خود اختصاص داده است و این در حالی است که گاز هیدروژن ( H2 )، نسبت به ضربه بسیار حساس بوده و عدد صفر را به خود نسبت می دهد.

با توجه به اینکه گاز طبیعی دارای ترکیبات دیگری بجز متان می باشد، عدد متان آن به طور معمول بین 70 تا 90 متغیر بوده و بستگی  مستقیم به درصد ناخالصی های آن دارد.

همانطور که می دانیم پارامتر مشخصه میزان مقاومت بنزین عدد اکتان می باشد. در صورتی که بخواهیم میزان مقاومت گاز طبیعی را با بنزین و به کمک این عدد مقایسه کنیم، می توان به گاز طبیعی عدد اکتان 130 را نسبت داد در حالی که عدد اکتان بنزین در حدود 95 می باشد.

سرعت پخش شعله :

در محفظه های احتراق حاوی مخلوط هوا و گاز سرعت پخش شعله نسبت به مخلوط مشابه هوا – بنزین به میزان 10 درصد پایین تر است، که به همین علت مقدار آوانس جرقه در موتورهای گازسوز بیشتر است.